A. Скорость света
Скорость света
Скорость света в вакууме — одна из наиболее важных физических констант. Ее определение имело огромное значение для подтверждения электромагнитной теории света. А. Эйнштейн при создании теории относительности основывался на независимости скорости света в вакууме от скорости движения источника (см. ниже § 19.1).
Поскольку скорость распространения света очень велика, свет затрачивает заметное время лишь на прохождение очень больших расстояний. Следовательно, для определения скорости света следует измерять либо очень малые промежутки времени, либо астрономические расстояния.
Впервые скорость света измерил датский астроном О. Ремер в 1676 г., наблюдая затмение спутника Юпитера — Ио (рис. 17.1). Первое наблюдение было проведено в то время, когда Земля, двигаясь вокруг Солнца, находилась ближе всего к Юпитеру. Повторное наблюдение, проведенное через 6 месяцев, когда Земля удалилась от Юпитера примерно на диаметр своей орбиты, показало, что Ио опоздал появиться из тени Юпитера на 22 мин. Это запаздывание вызвано тем, что по Ремеру свет тратит 22 мин на прохождение расстояния, примерно равное диаметру земной орбиты. Разделив это расстояние на время запаздывания, Ремер нашел скорость света (215 000 км\с). Ошибка была связана с неточным нахождением диаметра орбиты. Впоследствии были разработаны другие, более точные методы лабораторных измерений скорости света.
В 1881 г. А. Майкельсон определил скорость света с помощью вращающейся восьмигранной зеркальной призмы (рис. 17.2). Для своих измерений Майкельсон воспользовался двумя горными вершинами: Антонио и Вильсон (в Калифорнии), расстояние между которыми (35,426 км) было тщательно измерено. На вершине горы Вильсон был установлен сильный источник S, свет от которого, проходя через щель, падал на восьмигранную зеркальную призму А. Отраженный от зеркальной грани призмы свет попадал на вогнутое зеркало В, установленное на вершине горы Антонио Далее свет падал на зеркало т и, отражаясь от него, падал на другую точку зеркала В, после чего попадал на вторую грань зеркальной призмы А и отражался. Отраженный свет улавливался с помощью зрительной трубы С. Вышедший из щели свет мог попасть в зрительную трубу только при условии, если за время прохождения светом расстояния от одной горы до другой и обратно в расположении зеркал ничего не изменилось.
Зеркальная призма А с помощью мотора приводилась во вращение, причем скорость мотора регулировалась так, чтобы через зрительную трубу щель S была видна непрерывно. Это могло быть только при условии, если за время поворота призмы на 1\8 оборота свет проходил путь, равный двойному расстоянию между вершинами гор. Зная число оборотов зеркала в секунду и пройденный светом путь, А. Майкельсон нашел, что скорость света в воздухе \(~\upsilon\) равна скорости света в вакууме \(~(c)\):
Как показывают опыты, скорость света в различных веществах неодинакова. В воде, например, скорость света около 225000 км\с , в стекле — \(\approx\) 200000 км\с. Скорость света в любом веществе меньше скорости света в вакууме. Оптические свойства вещества характеризует абсолютный показатель преломления вещества. Он показывает, во сколько раз скорость света в данной среде меньше скорости света в вакууме:
Литература
Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — С. 503-504.
